Oxidación térmica

Hay tres formas de oxidación térmica: Oxidación directa, Oxidación Recuperativa y Oxidación Regenerativa.

Consisten en una cámara de combustión con un quemador diseñado adecuadamente. La temperatura de escape de una unidad de combustión directa suele ser la misma que la temperatura de la cámara de combustión. Por lo tanto, este tipo de equipos normalmente solo se usan cuando el combustible no supone gran coste o cuando la concentración de entrada de la corriente de aire a tratar es muy alta. Normalmente, la oxidación directa se instala con recuperación de calor secundaria (para calentar aire, agua caliente o aceite térmico o para generar vapor, etc.).

En los sistemas recuperativos, los compuestos orgánicos volátiles (COV) se pueden convertir en dióxido de carbono y vapor de agua por oxidación térmica a temperaturas típicamente superiores a 750°C.

Constan de una carcasa primaria integral y un intercambiador de calor de tubos para precalentar el aire contaminado entrante utilizando el aire de alta temperatura que sale del equipo.

Cuando el nivel de COV sea significativo, también se recuperará el calor liberado durante la oxidación de los COV, mejorando la rentabilidad del sistema.

Un intercambiador de calor primario puede recuperar hasta el 70% del calor aportado por el quemador o liberado durante el proceso de oxidación precalentando la corriente de escape de entrada, reduciendo el combustible de apoyo requerido por el quemador para mantener la temperatura de oxidación requerida.

Son un medio simple y rentable de destruir los COVs cuando la concentración de entrada es relativamente alta o, en particular, cuando el calor se puede recuperar de manera útil para otros procesos.
Los intercambiadores de calor secundarios también se pueden utilizar para recuperar calor como una utilidad para otros requisitos de energía.

Los sistemas de oxidación térmica regenerativa se pueden utilizar en muchas aplicaciones. Su sistema de intercambio de calor dinámico integral se puede utilizar para producir eficiencias térmicas de hasta el 98%. Este alto nivel de eficiencia térmica minimiza la necesidad de combustible de apoyo adicional y, en muchas aplicaciones, permite que el RTO (Regenerative Thermal Oxidizer) funcione de forma autotérmica, sin la adición de ningún combustible, en modo sin llama.

El principio del RTO es simple. La corriente contaminada se introduce en el equipo a través de un lecho de cerámica caliente donde absorbe calor antes de la combustión. Los gases volátiles calientes entran en la cámara de combustión donde se oxidan (típicamente a 800-900°C) en una reacción exotérmica que libera energía adicional en el sistema. Si hay suficiente calor generado por la recuperación de calor interna y por la reacción exotérmica, el quemador se apagará. En esta condición autotérmica sin llama, la temperatura de la cámara de combustión se mantendrá sin combustible de apoyo.

El gas se mantiene a la temperatura de diseño en la cámara de combustión durante el tiempo de residencia requerido. El gas limpio sale a través de un segundo lecho de medio cerámico donde cede su calor, dejando el equipo solo un poco más caliente de lo que entró. Al final de este ciclo, el lecho de salida del equipo está caliente y el lecho de entrada ahora está más frío. Por lo tanto, el ciclo se invierte periódicamente para mantener el equilibrio y mantener el calor recuperado dentro del sistema oxidante.

Un sistema roto-concentrador utiliza una combinación de adsorción y tecnología térmica o catalítica. Estos equipos se diseñan para el tratamiento de emisiones de gran caudal y,  a priori, bajas concentraciones.

Un concentrador, en sí mismo, no destruye los COV, simplemente los concentra para una destrucción más rentable en un sistema de oxidación catalítico o térmico.

Nuestra empresa proporciona concentradores rotativos que utilizan carbón activado o zeolita como medio adsorbente para eliminar los COV de la corriente de escape del proceso principal antes de su descarga a la atmósfera. En un sistema concentrador, el flujo de aire principal pasa a través de la rueda concentradora giratoria donde se absorben los COVs sobre la superficie del carbón o zeolita, permitiendo que el aire limpio se descargue a la atmósfera. Al mismo tiempo, un segundo y mucho menor flujo de aire caliente pasa a través de una sección separada de la rueda giratoria en la dirección opuesta. Este flujo más pequeño desorbe los COVs de la superficie de la rueda lista para su destrucción en un oxidante catalítico o térmico.

El efecto neto es la concentración del disolvente en la corriente de aire principal en una corriente de aire mucho más pequeña que puede destruirse de forma rentable en un oxidante. Las relaciones de concentración de 8 a 15 veces son normales y esto típicamente permitirá que el oxidante funcione de manera autotérmica y, el exceso de calor generado en el sistema de oxidación, se utilizará para calentar el aire de desorción.

SUEZ Air&Climate trabaja conjuntamente con la empresa fabricante EIS (Environmental Integrated Solutions Ltd) en la venta de estos equipos en España.